[crypto/ec] for ECC parameters with NULL or zero cofactor, compute it
[openssl.git] / crypto / ec / ec_lib.c
index df56484b5ee27a6450df0bbebd055f0f083ce67e..15302322f71018035355816d30a724a5e4f5d4cc 100644 (file)
@@ -3,7 +3,7 @@
  * Originally written by Bodo Moeller for the OpenSSL project.
  */
 /* ====================================================================
- * Copyright (c) 1998-2018 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
+ * Copyright (c) 1998-2019 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
  *
  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  * modification, are permitted provided that the following conditions
@@ -294,6 +294,67 @@ int EC_METHOD_get_field_type(const EC_METHOD *meth)
     return meth->field_type;
 }
 
+/*-
+ * Try computing cofactor from the generator order (n) and field cardinality (q).
+ * This works for all curves of cryptographic interest.
+ *
+ * Hasse thm: q + 1 - 2*sqrt(q) <= n*h <= q + 1 + 2*sqrt(q)
+ * h_min = (q + 1 - 2*sqrt(q))/n
+ * h_max = (q + 1 + 2*sqrt(q))/n
+ * h_max - h_min = 4*sqrt(q)/n
+ * So if n > 4*sqrt(q) holds, there is only one possible value for h:
+ * h = \lfloor (h_min + h_max)/2 \rceil = \lfloor (q + 1)/n \rceil
+ *
+ * Otherwise, zero cofactor and return success.
+ */
+static int ec_guess_cofactor(EC_GROUP *group) {
+    int ret = 0;
+    BN_CTX *ctx = NULL;
+    BIGNUM *q = NULL;
+
+    /*-
+     * If the cofactor is too large, we cannot guess it.
+     * The RHS of below is a strict overestimate of lg(4 * sqrt(q))
+     */
+    if (BN_num_bits(&group->order) <= (BN_num_bits(&group->field) + 1) / 2 + 3) {
+        /* default to 0 */
+        BN_zero(&group->cofactor);
+        /* return success */
+        return 1;
+    }
+
+    if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
+        return 0;
+
+    BN_CTX_start(ctx);
+    if ((q = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
+        goto err;
+
+    /* set q = 2**m for binary fields; q = p otherwise */
+    if (group->meth->field_type == NID_X9_62_characteristic_two_field) {
+        BN_zero(q);
+        if (!BN_set_bit(q, BN_num_bits(&group->field) - 1))
+            goto err;
+    } else {
+        if (!BN_copy(q, &group->field))
+            goto err;
+    }
+
+    /* compute h = \lfloor (q + 1)/n \rceil = \lfloor (q + 1 + n/2)/n \rfloor */
+    if (!BN_rshift1(&group->cofactor, &group->order) /* n/2 */
+        || !BN_add(&group->cofactor, &group->cofactor, q) /* q + n/2 */
+        /* q + 1 + n/2 */
+        || !BN_add(&group->cofactor, &group->cofactor, BN_value_one())
+        /* (q + 1 + n/2)/n */
+        || !BN_div(&group->cofactor, NULL, &group->cofactor, &group->order, ctx))
+        goto err;
+    ret = 1;
+ err:
+    BN_CTX_end(ctx);
+    BN_CTX_free(ctx);
+    return ret;
+}
+
 int EC_GROUP_set_generator(EC_GROUP *group, const EC_POINT *generator,
                            const BIGNUM *order, const BIGNUM *cofactor)
 {
@@ -302,6 +363,33 @@ int EC_GROUP_set_generator(EC_GROUP *group, const EC_POINT *generator,
         return 0;
     }
 
+    /* require group->field >= 1 */
+    if (BN_is_zero(&group->field) || BN_is_negative(&group->field)) {
+        ECerr(EC_F_EC_GROUP_SET_GENERATOR, EC_R_INVALID_FIELD);
+        return 0;
+    }
+
+    /*-
+     * - require order >= 1
+     * - enforce upper bound due to Hasse thm: order can be no more than one bit
+     *   longer than field cardinality
+     */
+    if (order == NULL || BN_is_zero(order) || BN_is_negative(order)
+        || BN_num_bits(order) > BN_num_bits(&group->field) + 1) {
+        ECerr(EC_F_EC_GROUP_SET_GENERATOR, EC_R_INVALID_GROUP_ORDER);
+        return 0;
+    }
+
+    /*-
+     * Unfortunately the cofactor is an optional field in many standards.
+     * Internally, the lib uses 0 cofactor as a marker for "unknown cofactor".
+     * So accept cofactor == NULL or cofactor >= 0.
+     */
+    if (cofactor != NULL && BN_is_negative(cofactor)) {
+        ECerr(EC_F_EC_GROUP_SET_GENERATOR, EC_R_UNKNOWN_COFACTOR);
+        return 0;
+    }
+
     if (group->generator == NULL) {
         group->generator = EC_POINT_new(group);
         if (group->generator == NULL)
@@ -310,17 +398,17 @@ int EC_GROUP_set_generator(EC_GROUP *group, const EC_POINT *generator,
     if (!EC_POINT_copy(group->generator, generator))
         return 0;
 
-    if (order != NULL) {
-        if (!BN_copy(&group->order, order))
-            return 0;
-    } else
-        BN_zero(&group->order);
+    if (!BN_copy(&group->order, order))
+        return 0;
 
-    if (cofactor != NULL) {
+    /* Either take the provided positive cofactor, or try to compute it */
+    if (cofactor != NULL && !BN_is_zero(cofactor)) {
         if (!BN_copy(&group->cofactor, cofactor))
             return 0;
-    } else
+    } else if (!ec_guess_cofactor(group)) {
         BN_zero(&group->cofactor);
+        return 0;
+    }
 
     /*-
      * Access to the `mont_data` field of an EC_GROUP struct should always be
@@ -872,7 +960,15 @@ int EC_POINT_set_affine_coordinates_GFp(const EC_GROUP *group,
               EC_R_INCOMPATIBLE_OBJECTS);
         return 0;
     }
-    return group->meth->point_set_affine_coordinates(group, point, x, y, ctx);
+    if (!group->meth->point_set_affine_coordinates(group, point, x, y, ctx))
+        return 0;
+
+    if (EC_POINT_is_on_curve(group, point, ctx) <= 0) {
+        ECerr(EC_F_EC_POINT_SET_AFFINE_COORDINATES_GFP,
+              EC_R_POINT_IS_NOT_ON_CURVE);
+        return 0;
+    }
+    return 1;
 }
 
 #ifndef OPENSSL_NO_EC2M
@@ -890,7 +986,15 @@ int EC_POINT_set_affine_coordinates_GF2m(const EC_GROUP *group,
               EC_R_INCOMPATIBLE_OBJECTS);
         return 0;
     }
-    return group->meth->point_set_affine_coordinates(group, point, x, y, ctx);
+    if (!group->meth->point_set_affine_coordinates(group, point, x, y, ctx))
+        return 0;
+
+    if (EC_POINT_is_on_curve(group, point, ctx) <= 0) {
+        ECerr(EC_F_EC_POINT_SET_AFFINE_COORDINATES_GF2M,
+              EC_R_POINT_IS_NOT_ON_CURVE);
+        return 0;
+    }
+    return 1;
 }
 #endif